试论RTK技术在煤矿矿山测量中的应用

地质勘测　建材发展导向２０１３年６月　

论ＲＴＫ技术在矿山测量中的应用　

马用强　

（安徽省地质矿产勘查局３２１地质队安徽铜陵２４４０３３）　

摘　要：矿山测量是一门具有很强实践性的技术科学。它是集地质、测绘、采矿等众多学科交叉形成的边缘性学科，其　

主要特点表现是学科的综合性、应用技术性和实地操作性。本文主要阐述了ＲＴＫ技术在矿山测量中的应用及优势，并对　

ＲＴＫ技术在矿山测量中遇到的问题提出了一些处理方法，供同行参考。　

关键词：矿区测量；ＲＴＫ技术；工作原理；问题分析；解决方法　

中图分类号：Ｐ２２８．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—１６７５（２０１３）１　１－０２５４—０２　

刖昌　

随着全球定位系统技术的发展，测量方式上也发生着实质　

性变革，从静态和快速静态，发展到动态差分ＤＧＰＳ和载波相位　

差分实时动态测量ＲＴＫ。ＲＴＫ技术的出现不仅使野外测量不再　

受一般光学仪器所要求的通视的限制，测量的基线长度也不再　

受通视距离的限制，而且比传统的测量速度快、精度高，生产效　

率也得到了大幅度的提高。ＧＰＳ在测绘工作中的应用，ＲＴＫ技术　

是ＧＰＳ测量技术发展中的一个新突破，在测量领域中已得到广　

泛的应用，尤其在矿山测量中非常适用。假如勘探钻孔放样、沉　

降观测、地质点、地形测量、矿山测量需实时知道测量结果及其　

精度，传统测量方式是办不到的，而实时动态测量ＲＴＫ（Ｒｅｄ～　

Ｔｉｍｅ—Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）测量技术则能解决这类问题。　

ｌ　ＲＴＫ概述　

ＲＴＫ（Ｒｅａｌ—Ｔｉｍｅ—Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）技术是ＧＰＳ实时载波相位差分　

的简称。这是一种将ＧＰＳ与数传技术相结合，实时解算并进行数　

据处理，在１～２ｓ内得到高精度位置信息的技术。　

１．１　ＲＴＫ的工作原理　

ＲＴＫ的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或　

几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接　

收同一时间的ＧＰＳ卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与　

Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　科技・探索・争鸣　ＲＴＫ技术在矿山测量中的应用研究　陈健峰蔡利波孙伟　（宁波冶金勘察设计研究股份有限公司，浙江宁波３１　５０４１）　【摘　］ＲＴＫ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ　ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）实时动态差分法。这是一种新的常用的ＧＰＳ测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进　行解算才能获得厘米级的精度，而ＲＴＫ是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是ＧＰＳ应　用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。　【关键词】实时动态差分法；工作原理；测量　ＲＴＫ技术为井上大面积地形图测量、尾矿库变形监测、工程施工　放样等工作带来了极大的便利。　１　ＲＴＫ技术构成　ＲＴＫ测量系统主要由ＧＰＳ接收设备、数据传输系统和软件系统　构成。１）ＧＰＳ接收设备在基准站和用户站上．分别设置双频ＧＰＳ接收　机。由于双频观测值不仅精度高．而且有利于快速准确地解算整周未　知数。当基准站为多用户服务时．其接收机的采样率应与用户接收机　采用率最高的相一致。２）数据传输设备。数据传输设备也称数据链．由　基准站的无线电发射台与用户站的接收机组成．其频率和功率的选择　主要取决于用户站与基准站的距离、环境质量、数据的传输速度。３）软　件系统。支持实时动态测量的软件系统的质量和功能，对于保障实时　动态测量的可行性、测量结果的可靠性和精确性，具有决定性意义。这　种软件系统突出的功能是能够快速解算整周未知数．能选择快速静　态、准动态、和实时动态等作业模式．实时完成对解算结果的质量分析　和评价　２　ＲＴＫ技术特点　１）传统测量技术稳定性差，外业容易受到地形、气候、季节等诸多　因素的影响，使测量精度、作业速度都受到很大限制，尤其在能见度　低。通视条件差的情况下．有些测量作业甚至无法进行。而ＧＰＳ—ＲＴＫ　技术不受季节、气候和成像等的影响，可全天候进行野外测量工作：两　点之间不要求满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”。因此．和传统　的测量方法相比较，ＲＴＫ技术受通视、能见度等因素的影响和限制较　小．在传统测量不易进行的复杂地区．只要能满足ＲＴＫ测量的基本条　件．它都能够轻松地进行快速的测量和放样　２）测量定位精度高，数据安全可靠，测站间无需通视，误差相互独　立、不积累、不传递。在没有已知基准点或基准点被破坏而造成的控制　点不足的地区和由于地形复杂、地物障碍而造成的通视困难地区能快　速的、高精度定位。只要能满足ＲＴＫ测量的基本要求．在规定的作业　半径范围内．ＲＴＫ测量的精度能达到厘米级　传统的作业方法在进行　测量和放样时需要逐级进行设站，造成误差传递、累积、采用ＲＴＫ进　行测量．由于精度比较均匀．因此其误差相互独立．不会积累也不存在　传递。　３）综合测绘能力强。集成化、自动化程度高、数据处理能力强，易　实现自动化。基准站能够为不同用户提供多项信息输出．流动站利用　内置软件控制系统．在作业时．无需人工干预便可进行整周未知数的　动态初始化解算．使辅助测量工作极大减少．作业精度也自动控制和　记录，从而使自动化作业指挥系统的建立成为可能　由于ＲＴＫ系统内　集成了强大的测量和放样功能，工作十分方便．观测过程中卫星数．　ＰＤＯＰ（点位精度衰减因子）值，模糊值固定状况．点位精度情况等均可　在手簿上显示出来，一目了然；测量坐标、高程等随时可以调出来使　用；数据输人、存储、处理、转换和输出能力强、能方便地与计算机连接　和通讯。此外，手簿内还集成了一些测量小工具．使用起来较为方便。　４）携带方便，操作简单，对作业条件要求不高，数据传输、处理、存　储能力强。与计算机、全站仪等测量仪器通信方便　５）作业人员少，节约人力，定位速度快，缩短周期，工作效率高，综　合效益高。ＲＴＫ流动站测量工作．大多数情况下只需要一人进行操　作，而且几秒钟即可完成一个点的测量工作．作业速度快．大大节省了　工作时间和生产费用．提高工作效率　３　ＲＴＫ工作原理　ＲＴＫ其组成将一台接收机置于基准站上．另一台或几台接收机　置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一　ＧＰＳ卫星发射的信号．基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比　较，得到ＧＰＳ差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台　及时传递给共视卫星的流动站精化其ＧＰＳ观测值．从而得到经差分　改正后流动站较准确的实时位置精密ＧＰＳ定位均采用相对技术　无　论是在几点间进行同步观测的后处理ｆＲＴＫ），还是从基准站将改正值　传输给流动站（ＤＧＰＳ）．这些都称为相对技术，以采用值的类型为依据　可分为４类：　（１）实时差分ＧＰＳ．其精度为１ｍ～３ｍ：　（２）广域实时差分ＧＰＳ，其精度为１ｍ～２ｍ：　（３）精密时差分ＧＰＳ，其精度为ｌｃｍ～５ｃｍ：　（４）实时精密时差分ＧＰＳ．其精度为１ｃｍ～３ｃｍ。　差分的数据类型有伪距差分、坐标差分和相位差分三类　前两类　定位误差的相关性．会随基准站与流动站的空间距离的增加而迅速降　低。故ＲＴＫ采用第三类方法。　４　ＲＴＫ技术在新城矿山测量中的运用　４．１大面积地形图的测量　可完善坑内外对照图．及时了解周边区域地形因素．采用ＲＴＫ技　术（广域实时差分ＧＰＳ）对周围做了大面积地形测图工作．其中包含各　土地使用类型及区域分割、区域道路分布、区域电力通讯设施、区域建　筑物、村界分割区划等　４．２工程施工放样　为改善深部通风环境．新建一条主回风井．其设计位置确定后由　运营管理部与项目部合作完成其现场实地放样工作　鉴于其周边没有　布设控制点．决定采用ＲＴＫ技术进行施工放样　首先将设计区域边界　点的坐标信息输入到ＲＴＫ工作手簿中进行现场放样．放样结束后再　经过精确测量其实际面积为９．９８亩未超出征地上限面积（１０亩）．且　最大化的提高征地区域　经现场测算、上图比对研究发现其井筒中心　位置可以适当西移以减少井下通风巷道施工量．最终按照现场位置与　设计位置敲定了我矿主回风井地面位置．此项改动仅在一６３０中段便　可减少通风巷道４０余米．总体工程可节约建设成本１００余万元　项目实施情况总结：　１）ＲＴＫ减少了设站次数与所需控制点数量．作业效率高　在一般　的地形地势下．高质量的ＲＴＫ设站一次即可测完４ｋｉｎ半径的测区．大　大减少了传统测量所需的控制点数量和设置仪器的“搬站”次数　２）ＲＴＫ仅需一人操作．在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐　标，作业速度快，劳动强度低．节省了外业费用．提高了劳动效率。　３）ＲＴＫ定位精度高，数据安全可靠．没有误差积累。只要满足　ＲＴＫ的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为４ｋｍ）．ＲＴＫ　的平面精度和高程精度都能达到厘米级　４）降低了作业条件要求。ＲＴＫ技术不要求两点间满足光学通视．　只要求满足“电磁波通视”，因此和传统测量相比．ＲＴＫ技术受通视条　件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由　于地形复杂．地物障碍而造成的难通视地区．只要满足ＲＴＫ的基本工　作条件．它也能轻松地进行快速的测量　５总结　ＲＴＫ技术以其定位精度高且均匀、观测时间短、可实时提供三维　坐标、操作简便、可以全天候作业等特点．在测量工作中大大提高了工　作效率，减轻了劳动强度，越来越受到人们的青睐。运用ＧＰＳ　ＲＴＫ技　术测量得到的三维坐标数据形成了相应的电子文件．这些数据便于保　存并且能够方便建立工程管理数据库攻其他工便于保存和进行数据　分析。ｅ　［责任编辑：丁艳］　ｓｃｉｅｎｃｅ＆ｒｒｅｃｈｎ。ｌ。ｇｙ　Ｖｉｓｉ。ｎ科技视界ｌ　

ＲＴＫ技术在矿山测量中的应用　纪勇　（新疆维吾尔自治区有色勘查局七。一队）　摘要：ＲＴＫ是一种新兴的测绘技术，因其能高效精确地获取目　标地物的坐标信息，已广泛应用于测绘等领域。由于社会经济的快速　发展，对矿山的开采提出了新的要求，如何快速大量获取矿区地表地　形信息，已经成为测绘工作者需要研究的一个课题。随着矿区开采的　进行，测量工作者需要对矿区地形图进行不定期的补测并测绘大量　的地形、地籍图，其工作量很大，传统测绘方法已经很难满足矿区的　发展需求。本文结合矿山测量的特点，阐述和分析了ＲＴＫ技术在矿　区中应用的优势，并就其作业中遇到的问题进行了分析。　关键词：ＲＴＫ技术矿山测量　１概述　矿山测量中需要获取矿区地表的大量地形图等信息，　矿区地形图和地籍图对于矿区开采管理、矿区复垦、生态　治理和整体规划等有重要作用。随着全球定位系统的不断　发展，ＧＰＳ测量已经从原来的静态和快速静态发展为更灵　活的动态差分ＤＧＰＳ以及载波相位差分ＲＴＫ。国家等级　三角控制网和水准网的建立以及常规的平面控制测量都　需要用到ＧＰＳ，对于需要快速获取信息的工程，利用ＧＰＳ　静态作业配合快速静态作业进行数据采集，能够大大提高　作业效率。矿山测量中的沉降观测、地形测量、勘探钻孔放　样等，都需要实时获取高精度的测量结果，传统测量方法　获取数据的速度较慢，成本较高并且精度也较低，而利用　ＲＴＫ技术能够很好地解决这些问题。　２　ＲＴＫ的技术简介　２一．工作原理与系统组成ＲＴＫ技术，即动态载波相　位差分ＧＰＳ。该系统中至少应包含两台ＧＰＳ接收机，其中　一台安置在基准站上，另一台或若干台分别安置在不同的　流动用户站上。基准站应设在坐标已知的点上，且观测条　件较好的位置上。作业期间，基准站的接收机应连续跟踪　全部可见ＧＰＳ卫星，并将观测数据通过数据传输系统，实　时地发送给用户站。由基准站得到ＧＰＳ差分改正值，通过　ＧＰＲＳ网络或无线电方式实时传递给流动站，流动站既要　接收来自基准站的数据，又要采集ＧＰＳ观测数据，利用获　取的差分观测值对数据进行实时处理，经差分改正后解算　出流动站的实时位置，整个作业过程仅仅需要几秒钟。　２．２　ＲＴＫ的技术优点　２．２．１效率高。在通常的地形测量中，ＲＴＫ只要在信　号覆盖之内其作业人员仅需１人，按照测区现场的地形地　貌可边走边测，不需搬站。其作业流程充分说明了ＲＴＫ具　有很高的作业效率，可以大大降低测绘工作者的外业强　度，减少了作业时间，节约了成本，提高了效率。　２．２．２精度高，数据可靠，误差传播少。按照ＲＴＫ的作　业要求进行的数据采集，通常认为其作业半径为４ｋｍ，此　时ＲＴＫ的高程精度和平面精度能够达到厘米级。目前　ＲＴＫ技术的测量精度为：平面１０ｍｍ＋２　Ｘ　１０　ｍ，高程　２０ｍｍ＋２×１０一。ｍｏ　２．２．３作业限制条件较少。ＲＴＫ技术依靠无线电磁波　进行通信，因此不需要光学通视，相对于传统测量来说，其　受通视条件、地形、天气等因素的限制较小。ＲＴＫ能够在地　２１７　形地貌复杂的山区作业，而且只需几秒钟就能得到目标的　位置三维坐标，因此相对传统测量有很大的优势。　２．２．４　ＲＴＫ作业功能强大，自动化程度高。借助无线　通讯等手段可实现ＲＴＫ的内外业测绘，大大减少了野外　工作的时间。安装有软件控制系统的流动站，能够在无人　为干预的条件下完成各种测量任务，其自动化程度高，大　大减少了辅助测量工作，避免了人为误差，使获取的数据　具有更高的可靠性。　２．２．５作业方便，容易操作，具有很强的数据处理能　力。在进行ＲＴＫ作业时只需开始时对基站和手簿进行简　单操作和设置，就可以进行测量和放样了。其自身所带的　软件系统支持数据的采集存储、数据输入和编辑，还能够　对数据进行导出和转换，能与计算机设备很好的兼容，方　便数据传输和通信，具有入手简单等优势。　３　ＲＴＫ技术在矿山测量中的应用　ＲＴＫ技术在矿区地形地籍图测绘中有重要作用。相比　传统的常规测量，如全站仪测量和水准测量来说，ＲＴＫ技　术能够实现目标的实时动态测量，能够很好地满足野外地　形测量的需要，对作业条件要求少，使用方便，而且其精度　和效率都非常高。在矿区缺乏测量资料的地区，ＲＴＫ可以　方便地获取当地的三维坐标，而不需要借助全站仪等传统　设备进行矿区联测。ＲＴＫ在矿山测量中必须严格按照操作　规程进行，以下着重结合ＲＴＫ的具体操作分析了在矿区　测量作业时应注意的问题。　３．１基准站的安置。基准站既可以架在已知点上，也　可设在未知点上。但是要求基准站加设位置能够充分发挥　电台的作用，通常应选择地势较高，空旷无遮挡的区域，而　且最好选择测区的中心，这样电台的覆盖范围较广。在基　准站２００ｍ的范围内应避免干扰源和ＧＰＳ信号反射源，　以防止数据链的丢失和多路径效应。　３．２流动站配置。按规程将流动站各配件组装连接　好。设置工程项目等手簿管理信息，输入当地的坐标转换　参数，按作业要求设置采样率和高度截止角等。在矿区放　样时，应提前将需要放样的放样点坐标信息输入进手簿，　并检查是否正确，这样可以为外业作业节省时间并避免作　业失误。　４结语　ＧＰＳ—ＲＴＫ是新型的测量技术，具有精度好、成本低、　效率高等特点，其在矿山测量中的应用日渐突出。只有进　一步地完善和推广ＧＰＳ—ＲＴＫ技术，不断改进作业方式，　才能适应新的作业环境，更好地服务于矿山测量等领域。　参考文献：　【１】胡伍生．ＧＰＳ测量原理及其应用【Ｍ】．北京：人民交通出版社，　２００４．　【２Ｊ邵金强，罗斐．ＧＰＳ—ＲＴＫ技术在矿山测量中的应用【Ｊ］．贵州地　质，２００７（４）．　【３】叶积龙，张维宽．关于ＧＰＳ—ＲＴＫ技术在地质工程测量中的应　用分析【Ｊ］．价值工程，２０１　２（１　０）．

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GPS—RTK技术在矿山测量中的应用

作者：朱浩浩

来源：《科技资讯》2014年第18期

摘 要：近些年来，随着科学技术水平的不断提高，矿山机械、矿山测量技术得到了很大的发展。特别是矿山测量的GPS技术，在矿山测量中发挥的作用越来越突出，在一定程度上，提高了测量精度与工作效率。随着矿山工作量的不断增加，在矿山测量中GPS-RTK技术得到了普遍的应用。本文主要对GPS-RTK技术的原理进行分析，阐述其在矿山测量中的应用，促进矿山测量技术的进一步发展。

关键词：GPS-PTK技术 矿山测量 应用

中图分类号：TP79 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0046-01

在矿山工作过程中，测量发挥着至关重要的作用，是矿山生产过程的重要构成环节，其为矿山规划设计、生产等工作提供了一定的数据与图纸。随着计算机技术、网络技术的不断发展，矿山测量已经逐渐由传统测量方法转变为技术测量，较为通用的技术有GPS-RTK、CORSRTK。本文主要对GPS-RTK技术进行介绍，研究其在矿山测量中的应用。

1 GPS-RTK技术原理

RTK指的就是实时动态差分法，是GPS技术中相对先进的测量手段，在公路与铁路勘测、地籍测量、电力规划等方面得到了广泛的应用。GPS-RTK技术是GPS技术测量手段的一种突破，其主要是由三个部分构成：GPS接收机、数据传输系统、软件系统。通过这三个部分的协作，可以有效提高测量精度，实现数据的实时测量，提高了工作效率。

在这三个部分中，一定要包括两台接收机，其中一台为基准站；另一台为流动站。在工作中，通过对信息的综合处理，实现数据信息的实时处理。在进行具体工作的时候，工作人员需要携带流动接收机进行各个放样点与观测点的测量，进而实时掌握各个地区的地理数据信息。由此可以看出，GPS-RTK技术可以全面提高GPS技术的时效性，达到了数据测量的自动化，不仅可以节约大量的工作时间，还可以节省一部分劳动力，实现了降低成本的目的，对测量精度的提高也有着一定的促进作用。所以，一定要加强对GPS-RTK技术的研究，推广其应用，促进矿山测量工作的全面展开。